設備與材料
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礦物油
礦物油是一種用途極為廣泛的化合物。 這種複雜的混合物形成了最純淨的全天然油。 由於純淨，它經常用於生物醫學、化妝品和食品加工。 眾所周知，礦物油具有較低的導熱性和導電性，是一種很好的潤滑劑，使其成為工業和電氣行業的絕佳選擇。 當礦物油用作電絕緣體和傳熱劑時，了解礦物油的導熱率尤其重要。
那麼，如何測量礦物油的導熱係數呢？ 在這個應用表中，我們開始使用 THW-L200 感測器和我們的多功能測量平台 (MP-V) 測量 0 至 100°C 溫度範圍內的礦物油的熱特性。
使用配備瞬態熱分析儀的多功能測量平台 (MP-V) 測量 20mL 礦物油樣品的導熱係數 (W/m·K)、熱擴散率 (mm²/s) 和體積比熱 (MJ/m³K)線(THW-L200) 感測器。 MP-V 採用 THW 方法測量液體和相變材料的絕對熱物理性質。
石油公司從地下深處發現的有機化石中提取礦物油。 在氧氣含量不足的情況下，經過一段時間後，生物物質會變成石油和天然氣層——這就是汽油和煤油的來源。 當這些產品經過精煉去除所有雜質（重金屬、氮、芳香化合物等）後，您就得到了最純淨的天然油、礦物油。
這種高度精煉的石油產品包含碳氫化合物和烷烴的複雜組合。 化學成分是可變的，由製造商根據所需的性能和特性進行設定。 無色無味的油在各行業都有應用（表1）。 雖然所有礦物油都經過精煉，但用於食品和醫療應用的白礦物油經過純化，以去除任何可能損害健康的成分。
礦物油的熱物理性質是描述其在不同溫度、壓力和流量條件下表現的特徵。 其中一些特性包括密度、導熱率和黏度。 如前所述，具體性能可能會根據製造商設定的成分而有所不同。 一般來說，礦物油因具有低密度、絕緣能力且通常具有比水更高的黏度而聞名。
表 1 列出了礦物油在各行業的眾多應用，包括製造、潤滑、農藥、化妝品、食品加工和製藥。 輕質礦物油被認為可以安全食用，主要用作人類和動物的瀉藥。 它也常用於乳霜和軟膏中，以滋潤乾燥的皮膚，甚至可以作為食品加工中的黏合劑。
精煉程度較低的礦物油廣泛用於導熱性和導電性較低的工業應用。 不導電是電氣系統中冷卻劑和導熱液的重要組成部分。 礦物油是一種已知的潤滑劑，經常用於精密磨床和液壓系統。 這種複雜的化合物由於其有利的特性而具有似乎無窮無盡的應用。
MP-V 熱傳導檢測儀
MP-V 旨在測試固體、液體、糊劑和粉末的絕對導熱率、熱擴散率、比熱和熱流出率。 MP-V 具有瞬態平面源（TPS、ISO 22007-2）和瞬態熱線（THW、ASTM D7896-19）方法與各種相容感測器的強大組合。
瞬態方法具有相似的理論，但其主要設計有差異。 感測器電連接到電源和感測電路。 電流通過感測器並升高溫度，並隨時間記錄溫度。 然後，產生的熱量以取決於材料熱傳輸特性的速率擴散到樣品中。
MP-V 具有專為測試和分析自動化而設計的專有智慧瞬態平面來源 (iTPS) 功能。 iTPS 只需要使用者輸入樣品名稱，即可確定每個樣品的適當感測器和測試參數。
瞬態熱線傳感器 (THW-L200)
瞬態熱線 (THW-L200) 感測器是 Thermtests 多功能測量平台 (MP-V) 提供的眾多感測器之一。 THW-L200 感測器透過瞬態熱線法對液體和相變材料 (PCM) 進行簡單且準確的測量（0.01 至 2 W/m·K），溫度範圍為 -50 至 200°C。 此感測器可承受 20 bar/300 psi 的壓力，並符合 ASTM D7896-19，符合國際公認的測試標準。 所有 Thermtest THW 感測器均具有 2% 的測量精度和 1% 的測量再現性，使其成為測量流體導熱率的高精度儀器。
THW 感測器具有檢測電流設置，可根據測試測量確定要施加的適當電流量。 透過讀取測試測量結果，將設定電流，從而在測試過程中實現樣品的最佳溫升。 此感測器可輕鬆插入樣品架，樣品架的液體容量高達 20 mL。
測試結果
在本實驗中，使用多功能測量平台 (MP-V) 和瞬態熱線 (THW) 方法測量了 Fisher ChemicalTM 礦物油的熱性能。 將大約 20mL 的樣品加入提供的樣品架中進行測量。 使用檢測電流設定確定最佳參數，以實現適當的溫升和準確、可重複的結果。
結論
礦物油是一種用途廣泛、高度精煉的石油產品。 了解這種純天然油的導熱性對於其在許多行業的應用至關重要。 MP-V THW 方法能夠準確、可靠地測量液體和相變材料的熱導率。 從礦物油的測量值和預期值之間的最小差異可以明顯看出這種準確性。 THW-L200 感測器成功測量了礦物油的導熱率，誤差在預期文獻值的 2% 範圍內。
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參考資料
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